Дижитал хяналттай шугаман цахилгаан хангамж: 6 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:01

Миний арван гурван жилийн хугацаанд, ойролцоогоор 40 жилийн өмнө, би хос шугаман цахилгаан хангамжийг бий болгосон. Би Нидерландын өнөөгийн 'Elektor' нэртэй 'Elektuur' сэтгүүлээс схем диаграмыг авсан. Энэхүү тэжээлийн эх үүсвэр нь хүчдэлийг тохируулах нэг потенциометрийг одоогийн хүчдэлийн тохируулгад ашигладаг. Олон жилийн дараа эдгээр потенциометрүүд зөв ажиллахаа больсон нь тогтвортой гаралтын хүчдэлийг олж авахад хүндрэл учруулж байв. Энэхүү цахилгаан хангамжийг зураг дээр харуулав.

Энэ хооронд би хоббигийнхээ нэг хэсэг болох PIC микроконтроллер болон JAL програмчлалын хэлийг ашиглан суулгагдсан програм хангамжийг хөгжүүлэв. Цахилгаан хангамжаа ашиглахыг хүсч байгаа хэвээр байгаа тул та одоо хямд унтраалга горимын хувилбарыг худалдаж авах боломжтой болсон тул хуучин потенциометрийг дижитал хувилбараар солих санаа төрсөн тул PIC -ийн шинэ төсөл гарч ирэв.

Цахилгаан хангамжийн хүчдэлийг тохируулахын тулд би 6 товчлуурыг ашигладаг PIC 16F1823 микроконтроллерыг ашиглаж байна.

• Цахилгаан тэжээлийг бүрэн асаах, унтраах шаардлагагүй гаралтын хүчдэлийг асаах, унтраах нэг товчлуур
• Гаралтын хүчдэлийг нэмэгдүүлэх нэг товчлуур, гаралтын хүчдэлийг бууруулах өөр нэг товчлуур
• Урьдчилан тохируулсан гурван товчлуурыг ашиглана. Тодорхой гаралтын хүчдэлийг тохируулсны дараа яг тохируулсан товчлууруудыг ашиглан яг тэр хүчдэлийг хадгалж авах боломжтой

Цахилгаан хангамж нь хамгийн ихдээ 2 ампер гүйдэлтэй 2.4 вольт ба 18 вольтын хооронд хүчдэл гаргах чадвартай.

Алхам 1: Анхны дизайн (засвар 0)

Үүнийг дижитал потенциометрээр хянахад тохиромжтой болгох үүднээс би анхны схемийн схемд зарим өөрчлөлт оруулсан. Өмнө нь би одоогийн потенциометрийг одоогийн тохируулгад хэзээ ч ашиглаж байгаагүй тул би үүнийг арилгаж, тогтмол эсэргүүцэлээр сольж, хамгийн их гүйдлийг 2 ампер хүртэл хязгаарлав.

Схемийн диаграммд хуучин боловч найдвартай LM723 хүчдэлийн зохицуулагчийг тойрсон цахилгаан хангамжийг харуулав. Би бас түүнд зориулж хэвлэмэл хэлхээний самбар бүтээсэн. LM723 нь одоогийн хязгаарлах шинж чанар бүхий температурын нөхөн олговортой лавлах хүчдэлтэй бөгөөд хүчдэлийн өргөн хүрээтэй. LM723-ийн жишиг хүчдэл нь арчигч нь LM723-ийн урвуу оролтгүй оролттой холбогдсон тоон потенциометрт ордог. Дижитал потенциометр нь 10 кОм -ийн утгатай бөгөөд 3 утастай цуваа интерфейсийг ашиглан 100 алхамаар 0 Ом -оос 10 кОм хүртэл өөрчлөх боломжтой.

Энэхүү цахилгаан хангамж нь дижитал вольт ба ампер тоолууртай бөгөөд хүчээ 15 вольтын хүчдэл зохицуулагч (IC1) -ээс авдаг. Энэхүү 15 вольтыг мөн PIC ба дижитал потенциометрийг ажиллуулдаг 5 вольтын хүчдэл зохицуулагчийн (IC5) оролт болгон ашигладаг.

Транзистор T1 нь LM723 -ийг унтраахад ашигладаг бөгөөд энэ нь гаралтын хүчдэлийг 0 вольт болгоно. Цахилгаан резистор R9 нь гүйдлийг хэмжихэд хэрэглэгддэг бөгөөд гүйдэл дамжих үед эсэргүүцэл дээр хүчдэл буурдаг. Энэхүү хүчдэлийн уналтыг LM723 төхөөрөмж хамгийн их гаралтын гүйдлийг 2 ампер хүртэл хязгаарлахад ашигладаг.

Энэхүү анхны дизайнд электролитик конденсатор ба цахилгаан транзистор (2N3055 төрөл) самбар дээр байхгүй байна. Олон жилийн өмнөх анхны загвараараа Электролитийн конденсатор нь тусдаа самбар дээр байсан тул би үүнийг хадгалсан. Цахилгаан транзисторыг илүү сайн хөргөхийн тулд шүүгээний гадна талд хөргөх тавцан дээр суурилуулсан болно.

Товчлуурууд нь шүүгээний урд талын самбар дээр байрладаг. Товчлуур бүрийг самбар дээрх 4k7 резистороор дээш нь татаж авдаг. Товчлуурууд нь газардуулгатай холбогдсон бөгөөд энэ нь тэднийг идэвхгүй болгодог.

Энэхүү төслийн хувьд танд дараах электрон бүрэлдэхүүн хэсгүүд хэрэгтэй болно (мөн 2 -р хувилбар):

• 1 PIC микроконтроллер 16F1823
• 1 дижитал потенциометр 10к, X9C103 төрөл
• Хүчдэл зохицуулагч: 1 * LM723, 1 * 78L15, 1 * 78L05
• Гүүр Шулуутгагч: B80C3300/5000
• Транзистор: 1 * 2N3055, 1 * BD137, 1 * BC547
• Диод: 2 * 1N4004
• Цахилгаан конденсатор: 1 * 4700 uF/40V, 1 * 4.7 uF/16V
• Керамик конденсатор: 1 * 1 nF, 6 * 100 nF
• Эсэргүүцэл: 1 * 100 Ом, 1 * 820 Ом, 1 * 1к, 2 * 2к2, 8 * 4к7
• Эрчим хүчний эсэргүүцэл: 0.33 Ом / 5 Ватт

Би мөн хавсаргасан дэлгэцийн зураг, зураг дээр харуулсан хэвлэмэл хэлхээний самбар зохион бүтээсэн.

Алхам 2: Шинэчилсэн загвар (2 -р хувилбар)

Хэвлэмэл хэлхээний самбарыг захиалсны дараа би "хүчдэлийн хамгаалалт" гэж нэрлэгддэг функцийг нэмэх санааг олсон. Надад PIC програмын санах ой маш их байгаа тул гаралтын хүчдэлийг хэмжихийн тулд PIC-ийн аналогийг тоон хөрвүүлэгч (ADC) ашиглан ашиглахаар шийдсэн. Хэрэв энэ гаралтын хүчдэл ямар ч шалтгаанаар өсч, буурвал цахилгаан хангамж унтардаг. Энэ нь холбогдсон хэлхээг хэт хүчдэлээс хамгаалах эсвэл богино холболтыг зогсоох болно. Энэ бол анхны загвар болох 0 -р хувилбарын өргөтгөл болох 1 -р хувилбар байв.

Би дизайныг талхны самбар ашиглан туршиж үзсэн боловч (зургийг үзнэ үү) надад сэтгэл хангалуун бус байсан. Заримдаа дижитал потенциометр нь үргэлж ижил байрлалд байдаггүй юм шиг санагдсан. урьдчилан тохируулсан утгыг сэргээх үед. Ялгаа нь бага боловч сэтгэл түгшээж байв. Потенциометрийн утгыг унших боломжгүй. Удаан хугацааны дараа би 1-р хувилбарын жижигхэн хувилбар болох 2-р хувилбарыг бүтээсэн. Энэ загварт 2-р схемийн схемийг үзнэ үү, би дижитал потенциометр ашиглаагүй, харин дижиталаас аналог хөрвүүлэгчийг (DAC) ашигласан. LM723 -ээр гаралтын хүчдэлийг хянах PIC. Ганц асуудал бол PIC16F1823 нь зөвхөн 5 битийн DAC-тэй байсан бөгөөд энэ нь хангалтгүй байсан, учир нь дээш дээш доош алхам нь хэт том байх болно. Үүний улмаас би 10 битийн DAC-тэй PIC16F1765 руу шилжсэн. DAC -тэй энэ хувилбар найдвартай байсан. Би зөвхөн зарим бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг салгаж, 1 конденсаторыг сольж, 2 утас нэмэх шаардлагатай тул анхны хэвлэмэл хэлхээний самбарыг ашиглаж болно. Би мөн 15 вольтын зохицуулагчийг 18 вольтын хувилбар болгон сольж, эрчим хүчний алдагдлыг хязгаарлав. 2 -р хувилбарын бүдүүвчийг үзнэ үү.

Тиймээс, хэрэв та энэ загварыг ашиглахыг хүсч байвал 0 хувилбартай харьцуулахад дараахь зүйлийг хийх хэрэгтэй.

• PIC16F1823 -ийг PIC16F1765 -ээр солино уу
• Нэмэлт: 78L15 -ийг 78L18 -ээр солих
• X9C103 төрлийн дижитал потенциометрийг устгана уу
• R1 ба R15 резисторыг салга
• C5 электролитийн конденсаторыг 100 нФ керамик конденсатороор солино
• IC4 зүү 13 (PIC) ба IC2 зүү 5 (LM723) хооронд холболт хийх
• IC4 зүү 3 (PIC) хооронд IC2 зүү 4 (LM723) хооронд холболт хийх

Би бас хэвлэмэл хэлхээний самбарыг шинэчилсэн боловч энэ хувилбарыг захиалга өгөөгүй, дэлгэцийн агшинг үзнэ үү.

Алхам 3: (Dis) Ассемблей

Зураг дээр шинэчлэлтийн өмнө болон дараа цахилгаан хангамжийг харж болно. Потенциометрээр хийсэн нүхийг хаахын тулд би кабинетийн урд талын самбар дээр урд талын самбар нэмж оруулав. Таны харж байгаагаар би хоёулаа бие биенээсээ бүрэн хамааралгүй хос тэжээлийн хангамж хийсэн. Энэ нь надад 18 вольтоос өндөр гаралтын хүчдэл хэрэгтэй бол тэдгээрийг цувралаар байрлуулах боломжийг олгодог.

Хэвлэмэл хэлхээний самбарын ачаар электрон төхөөрөмжийг угсрахад хялбар болсон. Том электролит конденсатор ба цахилгаан транзистор нь хэвлэмэл хэлхээний самбар дээр байдаггүй гэдгийг санаарай. Зураг дээр 2 -р хувилбарыг шинэчлэхийн тулд зарим бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ашиглах шаардлагагүй болсон бөгөөд хүчдэлийг илрүүлэх функцийг нэмэхийн тулд 2 утас шаардлагатай байсан бөгөөд нөгөө нь дижитал потенциометрийг PIC микроконтроллерийн тооноос аналог хөрвүүлэгчээр сольсонтой холбоотой юм.

Мэдээжийн хэрэг танд 18 вольтын хувьсах гүйдэл, 2 амперийг нийлүүлэх чадвартай трансформатор хэрэгтэй болно. Анхны загвартаа би илүү үр ашигтай (гэхдээ бас илүү үнэтэй) цагираг цөмт трансформаторыг ашигласан.

Алхам 4: Засварлах 0 програм хангамж

Програм хангамж нь дараахь үндсэн ажлуудыг гүйцэтгэдэг.

• Цахилгаан тэжээлийн гаралтын хүчдэлийг дижитал потенциометрээр хянах

• Товчлуурын товчлууруудын онцлог шинж чанарыг зохицуулах:

  • Цахилгаан асаах/унтраах. Энэ бол гаралтын хүчдэлийг 0 вольт эсвэл хамгийн сүүлчийн сонгосон хүчдэлд тохируулах функц юм
  • Хүчдэл дээшлэх/Хүчдэл буурах. Товчлуурыг дарах бүрт хүчдэл бага зэрэг дээш эсвэл бага зэрэг буурдаг. Эдгээр товчлууруудыг дарж байх үед давтах функц идэвхждэг
  • Урьдчилан тохируулсан дэлгүүр/Урьдчилан авах. Аливаа хүчдэлийн тохиргоог урьдчилан тохируулсан товчлуурыг дор хаяж 2 секундын турш дарж PIC -ийн EEPROM -д хадгалах боломжтой. Үүнийг богино дарахад EEPROM -ийн утгыг тухайн урьдчилсан тохиргоонд буцааж авч, гаралтын хүчдэлийг тохируулна

Асаах үед PIC -ийн бүх зүүг оролт болгон тохируулдаг. Цахилгаан тэжээлийн гаралт дээр тодорхойгүй хүчдэл байхаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд PIC -ийг ажиллуулж дижитал потенциометрийг эхлүүлэх хүртэл гаралт нь 0 вольт байх болно. Энэ хүчийг бууруулахад R14 татах эсэргүүцэл ашигладаг бөгөөд энэ нь транзистор T1 нь LM723-ийг PIC-ээс гаргах хүртэл унтрааж байгаа эсэхийг шалгадаг.

Үлдсэн програм хангамж нь урагшлахгүй байна. Товчлуурын товчлууруудыг сканнердаж, хэрэв ямар нэг зүйлийг өөрчлөх шаардлагатай бол гурван утастай цуваа интерфэйсийг ашиглан дижитал потенциометрийн утгыг өөрчилнө. Дижитал потенциометр нь тохиргоог хадгалах боломжтой боловч бүх тохиргоог PIC EEPROM -д хадгалдаг тул үүнийг ашигладаггүй гэдгийг анхаарна уу. Потенциометрийн интерфейс нь арчигчийн утгыг унших боломжийг санал болгодоггүй. Тиймээс арчигчийг тодорхой утгад урьдчилан тохируулах шаардлагатай үед хийх ёстой хамгийн эхний зүйл бол арчигчийг тэг байрлалд буцааж байрлуулж, тэр үеэс эхлэн арчигчийг зөв байрлалд оруулах алхамуудын тоог илгээдэг.

EEPROM -ийг товчлуур дарахад бичихээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд EEPROM -ийн ашиглалтын хугацааг богиносгохын тулд товчлуурыг идэвхгүй болсноос хойш 2 секундын дараа EEPROM -ийн агуулгыг бичнэ. Энэ нь товчлууруудыг хамгийн сүүлд сольсны дараа хамгийн сүүлийн тохиргоо хадгалагдсан эсэхийг шалгахын тулд хүчийг унтраахаас өмнө дор хаяж 2 секунд хүлээх хэрэгтэй. Асаах үед цахилгаан хангамж нь EEPROM -д хадгалагдсан хамгийн сүүлчийн сонгосон хүчдэлээс үргэлж эхэлдэг.

JAL эх файл болон PIC -ийг 0 хувилбарыг програмчлахад зориулагдсан Intel Hex файлыг хавсаргав.

Алхам 5: Шалгах програм хангамж 2

2 -р хувилбарын хувьд програм хангамжийн үндсэн өөрчлөлтүүд дараах байдалтай байна.

• Цахилгаан хангамжийн гаралтын хүчдэлийг тохируулсны дараа хэмжих замаар хүчдэл илрүүлэх функцийг нэмж оруулсан болно. Үүний тулд PIC -ийн ADC хөрвүүлэгчийг ашигладаг. ADC -ийг ашиглан програм хангамж нь гаралтын хүчдэлийн дээжийг авдаг бөгөөд хэд хэдэн дээжийн дараа гаралтын хүчдэл нь тогтоосон хүчдэлээс 0.2 вольт орчим буюу түүнээс дээш байвал тэжээлийн хангамж унтардаг.
• PIC -ийн DAC -ийг ашиглан дижитал потенциометр ашиглахын оронд цахилгаан хангамжийн гаралтын хүчдэлийг хянах. Энэхүү өөрчлөлт нь дижитал потенциометрийн 3 утастай интерфэйсийг бий болгох шаардлагагүй тул програм хангамжийг илүү хялбар болгосон.
• EEPROM дахь хадгалах санг Өндөр тэсвэртэй флаш дээр хадгалах замаар солино. PIC16F1765 нь EEPROM-тэй биш боловч Flash програмын нэг хэсгийг тогтворгүй мэдээллийг хадгалахад ашигладаг.

Хүчдэлийн илрүүлэлтийг анх идэвхжүүлээгүй болохыг анхаарна уу. Цахилгаан асаахад дараах товчлуурууд дарагдсан эсэхийг шалгана.

• Асаах/унтраах товчлуур. Хэрэв дарагдсан бол хүчдэл илрүүлэх хоёр функц унтрах болно.
• Доош дарах товчлуур. Хэрэв дарвал нам хүчдэлийн илрүүлэлт идэвхжинэ.
• Дээд товчлуур. Хэрэв дарвал өндөр хүчдэлийн илрүүлэлт идэвхжинэ.

Энэхүү хүчдэлийг илрүүлэх тохиргоог Өндөр тэсвэртэй флашт хадгалдаг бөгөөд цахилгаан тэжээлийг дахин асаахад буцаана.

JAL эх файл болон 2 -р хувилбарт зориулсан PIC програмчлалын Intel Hex файлыг хавсаргасан болно.

Алхам 6: Эцсийн үр дүн

Видео бичлэг дээр та тэжээлийн хангамжийн 2 -р хувилбарыг ажиллуулж байгааг харж болно, энэ нь асаах/унтраах, хүчдэлийг дээшлүүлэх, хүчдэлийг бууруулах, урьдчилсан тохируулгын хэрэглээг харуулдаг. Энэ демо дээр би мөн бодит гүйдэл гүйж байгаа бөгөөд хамгийн их гүйдэл 2 амперээр хязгаарлагдаж байгааг харуулахын тулд резисторыг цахилгаан тэжээлд холбосон.

Хэрэв та PAL микроконтроллерийг JAL - Паскаль шиг програмчлалын хэлээр ашиглахыг хүсч байвал JAL вэбсайтад зочилно уу.

Энэхүү зааварчилгааг хийж, хариу үйлдэл, үр дүнг хүлээж байгаад хөгжилтэй байгаарай.